JP5123712B2 - 木材の成形方法および木材成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、木材を圧縮することによって所定の３次元形状に成形する木材の成形方法および当該成形方法で使用する木材成形装置に関する。

近年、自然素材である木材が注目されている。木材はさまざまな木目を有するため、原木から形取る箇所に応じて個体差が生じ、その個体差が製品ごとの個性となる。また、長期の使用によって生じる傷や色合いの変化自体も、独特の風合いとなって使用者に親しみを生じさせることがある。これらの理由により、合成樹脂や軽金属を用いた製品にはない、個性的で味わい深い製品を生み出すことのできる素材として木材が注目されており、その成形技術も飛躍的に進歩しつつある。

従来、かかる木材の成形技術として、吸水軟化した１枚の木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行にスライスして板状の一次固定品を得た後、この一次固定品を加熱吸水させながら所定の３次元形状に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、軟化処理した状態で圧縮した１枚の木材を仮固定し、この木材を型に入れて回復させることによって型成形する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特許第３０７８４５２号公報 特開平１１−７７６１９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、木材を所定の最終形状に圧縮成形する前に、固定品を得るための予備的な圧縮工程を行わなければならないため、成形を完了するまでに多くの手間と時間がかかってしまうことがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、木材の３次元形状への成形を容易にかつ迅速に行うことができる木材の成形方法および木材成形装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る木材の成形方法は、平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材の成形方法であって、大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、前記木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加える圧縮工程を有することを特徴とする。

また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記木材の端面に圧縮力を加え始めるタイミングは、前記木材の表面に圧縮力を加え始めるタイミングより前であるか、または前記木材の表面に圧縮力を加え始めるタイミングと同じであることを特徴とする。

また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記圧縮工程で前記端面の一部に加える圧縮力の大きさは、当該圧縮力を加える場所によらず均一であることを特徴とする。

また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記圧縮工程で前記端面の一部に加える圧縮力の大きさは、当該圧縮力を加える場所に応じて定められた値を有することを特徴とする。

また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記圧縮工程は、前記端面の一部に加わる圧縮力を前記木材の変形に応じて変化させることを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材成形装置であって、前記木材を板厚方向に挟持可能であり、一方が他方に対して移動することによって前記木材の板厚方向への圧縮力を加える第１および第２の金型と、
前記第１および第２の金型の間に介在し、前記第１および第２の金型が挟持する前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加える加圧手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記加圧手段は、前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の金型と連動することを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記木材の周縁部であって前記第１および第２の金型による圧縮力が加わらない周縁部の一部を、当該木材の板厚方向に沿って前記第１および第２の金型のいずれか一方の表面に押さえ付けるとともに、前記周縁部の一部を当該木材の板厚方向と直交する方向への摺動が可能な状態で保持する押さえ部材をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記加圧手段の動作を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、前記加圧手段が加える圧縮力の大きさを検出する圧縮力検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記圧縮力検出手段の検出結果を用いることによって前記加圧手段の動作を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記加圧手段が前記木材の端面の一部に加える圧縮力の大きさを当該圧縮力が加えられる場所によらず均一とする制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記加圧手段が前記木材の端面の一部に加える圧縮力の大きさを当該圧縮力が加えられる場所に応じて定める制御を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る木材成形装置は、上記発明において、前記第１または第２の金型の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記位置検出手段の検出結果を用いることによって前記加圧手段が前記木材の端面の少なくとも一部に加える圧縮力を変化させる制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、平板状の木材の板厚方向と平行な端面の一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、その木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加えることにより、予備的な圧縮工程と、曲面を含む３次元形状へ成形する圧縮工程とを一括して行うことができる。したがって、木材の３次元形状への成形を従来よりも少ない工程数で容易にかつ迅速に行うことが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、以下の説明で参照する図面はあくまでも模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の概要を示すフローチャートである。本実施の形態１に係る木材の成形方法においては、最初に平板状をなす木材を原木から形取る（ステップＳ１）。このステップＳ１では、後述する工程によって減少する分の容積を予め加えた容積を有するように木材の形取りを行う。原木としては、ヒノキ、ヒバ、桐、杉、松、桜、欅、黒檀、紫檀、竹、チーク、マホガニー、ローズウッドなどの中から、成形後の木材の用途に応じて最適なものを選択すればよい。また、原木のどの部分を形取るかは、その木材に対して要求する強度や美観等の条件に応じて定めればよい。

続いて、ステップＳ１で形取った木材を、大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で所定時間放置し、水分を過剰に吸収させることによって十分に軟化させる（ステップＳ２）。ここでいう高温高圧とは、温度が１００〜２３０℃、より好ましくは１２０〜１５０℃程度であり、圧力が０.１〜３.０ＭＰａ（メガパスカル）、より好ましくは０.４５〜２.５ＭＰａ、さらに好ましくは１.０〜１.６ＭＰａ程度の状態を指す。このような水蒸気雰囲気は、例えば圧力容器を用いることによって実現することができる。圧力容器を用いる場合には、その圧力容器の中に木材を放置することによって軟化工程が行われる。なお、このステップＳ２では、上述した水蒸気雰囲気中で木材を放置して軟化させる代わりに、木材の表面に水分を供給した後、マイクロウェーブの如き高周波の電磁波によって木材を加熱して軟化させてもよいし、木材を煮沸することによって軟化させてもよい。

この後、ステップＳ２で十分に軟化した木材を、木材成形装置を用いることによって圧縮する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、木材を軟化させた時と同様の水蒸気雰囲気中で木材成形装置が木材に圧縮力を加えることにより、その木材を所定の３次元形状に変形する。圧力容器の中で木材を軟化させる場合には、引き続きその圧力容器の中で木材を圧縮すればよい。

図２は、この圧縮工程で木材１に圧縮力が加わり始めた状態を示すとともに、本実施の形態１に係る木材成形装置の要部の構成を示す図である。図２において、木材１は、木材成形装置１０を構成する３つの金型１１、２１、３１によって取り囲まれる位置に配置されている。木材成形装置１０を構成する３つの金型のうち、金型１１（第１の金型）、２１（第２の金型）は、圧縮工程の際に木材１の板厚方向と直交する表面の一部にそれぞれ当接し、その表面と略直交する方向（木材１の板厚方向と略平行な方向）への圧縮力を加える。一方、金型３１は、木材１の板厚方向に平行な端面の一部に当接し、その端面と略直交する方向（木材１の板厚方向と略直交する方向）への圧縮力を加える。金型３１には、アンギュラピン４１が取り付けられている。アンギュラピン４１の先端部は、所定の角度をなして金型１１に挿通されている。このため、金型３１は、金型１１の移動に連動して移動可能である。金型３１およびアンギュラピン４１は、木材１の端面の一部に当接して木材１に圧縮力を加える加圧手段を構成している。

圧縮時に木材１の上面に当接して圧縮力を加える金型１１は、図２で上下方向下向きに突出する凸部１２と、凸部１２の上方で凸部１２の外周方向に延出したフランジ部１３とを有する。フランジ部１３には、金型３１に取り付けられたアンギュラピン４１の先端部付近を挿通する孔部１４が形成されている。また、フランジ部１３の縁端部には、金型３１の縁端部と摺動可能であり、金型３１が木材１の端面からの反作用によって外側にスライドするのを防止するとともに金型３１の底面が金型２１の表面と離間するのを防止する機能を有する突起部１５が設けられている。

金型１１は、金型２１に対して図２で上下方向に移動可能である。金型１１の移動は、電気的な駆動手段を用いて実現してもよいし、金型１１と金型２１とをネジで連結し、このネジを手動または自動で締めたりゆるめたりする構成とすることによって実現してもよい。

圧縮時に木材１の下面に当接して圧縮力を加える金型２１は、図２で上下方向下向きに窪んだ凹部２２を有する。凹部２２の外周の表面には、圧縮対象の木材１の周縁部であって金型１１、２１による圧縮力が加わらない周縁部の一部を木材１の板厚方向に沿って金型２１の表面に押さえ付けるとともに、その周縁部の一部を木材１の板厚方向と直交する方向への摺動が可能な状態で保持する爪状部材５１（押さえ部材）が、ネジ部材５２を介して取り付けられている。

金型３１は、アンギュラピン４１を所定の傾斜角で取り付ける孔部３２を有する。金型３１の端部のうち木材１に当接する側の端部は、木材１の板厚とほぼ同じ厚みを有する。

図３は、木材成形装置１０の一部をなす金型２１、３１、爪状部材５１の構成を示す平面図であり、図２に示す状態を、金型１１およびアンギュラピン４１を除いて上方から見た図である。図３に示すように、金型３１と爪状部材５１は、金型２１の表面上で、凹部２２の縁端部（図３では破線で表示）をなす略長方形の各辺に沿って交互に配設されている。

金型３１は、金型１１の移動と連動することにより、凹部２２の縁端部をなす略長方形の各辺と直交する方向にスライド可能である。具体的には、図３において、凹部２２の長手方向縁端部をなす長辺に沿って配設されている金型３１は、図３の左右方向にスライド可能である一方、凹部２２の短手方向縁端部をなす短辺に沿って配設されている金型３１は、図３の上下方向にスライド可能である。

これに対して、爪状部材５１は、木材１を圧縮成形する際に木材１を図２で上下方向下向きに押さえ付け、木材１の周縁部が圧縮時に変形し、図２で上下方向上向きに逃げるのを防止する機能を有する。爪状部材５１は、金型１１等と同じく金属製であれば好ましいが、上述した水蒸気雰囲気中でも変形しない合成樹脂によって実現してもよい。また、爪状部材５１の木材１と接触する表面を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂によって被覆する加工を予め施しておいてもよい。これにより、圧縮時に木材１が爪状部材５１と接触しても高い摺動性を確保することができる。さらに、爪状部材５１の木材１と接触する表面にローレット加工等を施し、軟化した木材１が爪状部材５１に貼り付いてしまうのを防止するようにしてもよい。

ところで、図２において、金型３１は木材１の端面に当接し始めている一方、金型１１は木材１に当接していない。これは、圧縮工程において、金型３１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングを、金型１１、２１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングよりも前となるようにしたことによる。このようにして、木材１と各金型との間で圧縮力を加えるタイミングを調整することにより、金型１１、２１から圧縮力を受け始めた時点では、木材１に板厚方向と直交する方向への圧縮力がすでに加わった状態となっているため、従来技術における予備的な圧縮工程と同様、木材１が金型１１、２１からの圧縮力によって変形する際に、その変形箇所に作用する引張り応力を緩和することができる。その結果、圧縮工程で木材１に割れが生じる可能性を著しく低減することが可能となる。

金型１１、２１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングと、金型３１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングとの関係は、アンギュラピン４１の傾斜角や設置位置、突起部１５と金型３１で互いに接触する面の傾斜角、金型３１のストロークなどを変更することによって調整可能である。

なお、成形後の形状によっては、金型３１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングを、金型１１、２１が木材１に圧縮力を加え始めるタイミングと同じとしても、同様の効果を得ることができる。

引き続き圧縮工程について説明する。図２に示す状態からさらに金型１１を下降させていくと、木材１は金型１１の凸部１２に当接し、圧縮力を受けながら徐々に変形していく。やがて、木材１の上面の中央部は金型１１の凸部１２の表面と密着した状態になる一方、木材１の下面の中央部は金型２１の凹部２２の表面と密着した状態となる。

図４は、上述した木材１と金型１１、２１との密着状態を示す図であって、圧縮工程における木材１の変形がほぼ完了した状態を示す図である。図４において、木材１は、金型１１と金型２１との隙間に相当する３次元形状に変形している。金型３１は、図２に示す状態から図４に示す状態に達するまで、金型１１の下降に連動して金型２１の中央部へ向けてスライドしながら、木材１の端面に圧縮力を加え続ける。

圧縮後に金型１１、２１によって挟持された部分の木材１の肉厚は、圧縮前の同じ部分の肉厚の３０〜５０％程度であれば好ましい。換言すると、木材１の圧縮率（圧縮による木材の肉厚の減少分ΔＲとその木材の圧縮前の肉厚Ｒの比の値ΔＲ／Ｒ）は、０.５０〜０.７０程度であれば好ましい。なお、金型１１、２１によって挟持されていない部分（木材１の外周部）の肉厚は、圧縮前とほとんど変わらない。

図４に示す状態で木材１を所定時間（１〜数十分、より好ましくは５〜１０分程度）圧縮力を加えた後、上述した水蒸気よりさらに高温の水蒸気を木材成形装置１０の周囲に加えることにより、木材１の形状を固定化する（ステップＳ４）。この固定化処理を圧力容器中で行う場合には、圧縮工程における水蒸気よりもさらに高温の水蒸気を圧力容器に吹き込めばよい。

続いて、上記水蒸気雰囲気を解いて木材１を乾燥させる（ステップＳ５）。ステップＳ２〜Ｓ４の処理を圧力容器中で行った場合には、木材成形装置１０を圧力容器の内部を大気中へ開放する。この乾燥工程の際には、木材成形装置１０の型締め状態を解除し、金型１１または２１を木材１から離間することによって木材１の乾燥を促進させるようにしてもよい。以下、ステップＳ５の乾燥工程が終了した木材１のことを「木材２」と称する。

図５は、木材２の構成を示す斜視図である。同図に示す木材２は、略長方形状の表面を有し平板状をなす主板部２ａと、主板部２ａの表面の長手方向に略平行な２辺の各々から主板部２ａに対して立ち上がるように延出する二つの側板部２ｂと、主板部２ａの表面の短手方向に略平行な２辺の各々から主板部２ａに対して立ち上がるように延出する二つの側板部２ｃと、側板部２ｂ、２ｃの各端部のうち主板部２ａに連なる端部とは異なる端部から、主板部２ａの表面と略平行な方向に全周にわたって延出する延出部２ｄと、を備える。図５のＡ−Ａ断面やＢ−Ｂ断面は、図４に示す木材１の断面と同様の形状をなす。

延出部２ｄは、金型３１によって端面の一部が押圧されるとともに、爪状部材５１によって金型２１の表面側へ押さえ付けられているため、図５に示す平板状ではなく、波を打った形状をなしていることもあり、その形状は個々の木材２によって異なる。ただし、延出部２ｄは、後述する整形工程において切り落とされる部分であるため、木材２ごとの個体差を有していても、最終形状に対して何ら影響を及ぼすことがない。

ステップＳ５の後、木材２に対して切削または穿孔等の処理を施すことにより、木材２を所定の形状に整形する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、まず木材２の延出部２ｄを切削によって切り落とした後、所定の整形処理を行う。図６および図７は、木材２の整形例を示す図であり、具体的には、木材２を整形することによって得られるデジタルカメラ外装用のカバー部材の構成を示す図である。

図６に示すカバー部材３は、デジタルカメラの前方を外装するものであり、木材２の主板部２ａ、側板部２ｂおよび２ｃにそれぞれ対応する主板部３ａ、側板部３ｂおよび３ｃを有する。カバー部材３の主板部３ａには、撮像レンズを表出する開口部３０１とフラッシュを表出する開口部３０２とが形成されている。また、カバー部材３の側板部３ｂには、シャッターボタンを表出する切り欠き３０３が形成されている。

図７に示すカバー部材４は、デジタルカメラの後方を外装するものであり、木材２の主板部２ａ、側板部２ｂおよび２ｃにそれぞれ対応する主板部４ａ、側板部４ｂおよび４ｃを有する。カバー部材４の主板部４ａには、液晶画面を表出する開口部４０１が形成されている。また、カバー部材４の側板部４ｂには、カバー部材３の切り欠き３０３と合わさってシャッターボタンを表出する開口部を形成する切り欠き４０２が形成されている。

図８は、上述した構成を有するカバー部材３、４によって外装されるデジタルカメラの構成を示す斜視図である。同図に示すデジタルカメラ１００は、撮像レンズを含む撮像部１０１と、フラッシュ１０２と、シャッターボタン１０３とを備える。デジタルカメラ１００の内部には、撮像処理等に関する駆動制御を行う制御回路、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子、音声の入出力を行うマイクロフォンやスピーカ、制御回路の制御のもと各機能部材を駆動する駆動回路などを含み、デジタルカメラ１００の機能を実現する各種電子的部材および光学的部材が収納されている（図示せず）。

なお、木材２を整形することによって得られる外装体を適用可能な電子機器としては、デジタルカメラ１００の他にも、携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡ等の携帯型通信端末、携帯型オーディオ装置、ＩＣレコーダ、携帯型テレビ、携帯型ラジオ、各種家電製品のリモコン、デジタルビデオなどの携帯用小型電子機器を挙げることができる。これらの携帯用小型電子機器に適用する場合の外装体の肉厚は、１.６〜２.０ｍｍ程度が好適である。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、平板状の木材の板厚方向と平行な端面の一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、その木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加えることにより、予備的な圧縮工程と、曲面を含む３次元形状へ成形する圧縮工程とを一括して行うことができる。したがって、木材の３次元形状への成形を従来よりも少ない工程数で容易にかつ迅速に行うことが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、木材の板厚方向と直交する方向への圧縮力が加わり始めるタイミングを、木材の板厚方向への圧縮力が加わり始めるタイミングより前とするか、または木材の板厚方向への圧縮力が加わり始めるタイミングと同じとすることにより、木材が板厚方向に圧縮される際の割れを確実に防止することが可能となる。

さらに、本実施の形態１によれば、木材の圧縮成形時に、木材の周縁部であって第１および第２の金型による圧縮力が加わらない周縁部の一部を当該木材の板厚方向に沿って第２の金型の表面に押さえ付けるとともに、その周縁部の一部を当該木材の板厚方向と直交する方向への摺動が可能な状態で保持する爪状部材を備えたことにより、この爪状部材によって押さえ付けられた部分の圧縮時の変形（逃げ）が抑制される。したがって、木材の周縁部全体の変形も少なくて済み、加圧手段が木材の端面の少なくとも一部に対して圧縮力を確実に加えることができる。

また、本実施の形態１によれば、平板状の部材を用いて様々な３次元形状を成形することが可能となるため、はじめから最終形状に近い形状の木材を形取る必要がなくなる。この結果、木材の無駄を少なくし、コストの削減を実現することができる。

なお、本実施の形態１において、爪状部材を第２の金型に対してネジ部材によって固設する代わりに、爪状部材の外縁部を第２の金型に蝶着するなどして、爪状部材を取り付けたまま、木材の第２の金型への取り付けを容易に行うことができるような構成としてもよい。

また、本実施の形態１において、加圧手段を構成する金型を第２の金型と連動させる構成としてもよい。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。同図に示す木材成形装置６０は、上記実施の形態１と同様に電子機器の外装体を構成するカバー部材を圧縮成形する装置である。

以下、図９を参照して木材成形装置６０の詳細な構成を説明する。木材成形装置６０は、成形対象の木材５を圧縮する際に、木材５の板厚方向と直交する表面の一部に当接し、その表面と略直交する方向への圧縮力を加える一対の金型６１（第１の金型）、６２（第２の金型）と、金型６１を上下に駆動する金型駆動部６３と、金型６１を移動自在に挿通する中空部を有する金型６４と、金型６２と金型６４との間にそれぞれ配置され、木材５の板厚方向と平行な端面に圧縮力を加える複数の金属製の加圧部材６５と、複数の加圧部材６５をそれぞれ駆動する複数の加圧部材駆動部６６と、複数の加圧部材駆動部６６にそれぞれ設けられ、加圧部材駆動部６６によって駆動する加圧部材６５が木材５に加える圧縮力の単位面積当たりの値である圧力を検出する圧力センサー６７（圧縮力検出手段）と、加圧部材駆動部６６を載置する台座部６８と、木材成形装置６０の動作に関する情報等が入力される入力部６９と、金型駆動部６３および加圧部材駆動部６６の駆動を制御する制御部７０と、を備える。加圧部材６５および加圧部材駆動部６６は、木材の端面の少なくとも一部に対して圧縮力を加える加圧手段を構成している。

図１０は、木材成形装置６０の要部の構成を示す平面図であり、木材５の上方に位置する金型６１、６４および金型駆動部６３を除いて上方から見た図である。なお、図１０では煩雑さを避けるために、圧力センサー６７の記載を省略している。

圧縮時に木材１の底面に当接して圧縮力を加える金型６２はキャビティ金型であり、コア金型である金型６１との間で木材５を挟持して圧縮力を加える。金型６２は、木材５の圧縮後の最終形状に対応してくぼんでいる凹部６２１と、金型６４と対向する表面に設けられ、加圧部材６５の進退をガイドする溝状のガイド部６２２とを有する。

加圧部材６５は、平板状をなして木材５に当接する当接部６５ａと、当接部６５ａの長手方向の一端から棒状に延びる基端部６５ｂとを有する。加圧部材６５は、平板状の木材５の側面を取り囲むように複数個配置されている。複数の加圧部材６５の中には、木材５の四隅の面取りされた部分に当接するように配置されているものがある。このように、木材５の面取りされた部分に加圧部材６５を当接させて圧縮力を加える構成とすることにより、圧縮工程の際に様々な方向から引張力が加わる木材５の四隅部分に圧縮力を加えて木材５の割れを確実に防止することができる。

加圧部材駆動部６６はソレノイドである。このソレノイドの軸には、軸線を一致させた状態で基端部６５ｂが取り付けられている。したがって、加圧部材６５はソレノイドの軸線方向に沿って進退可能である。

制御部７０は、木材成形装置６０の動作を制御するプログラム等を記憶するメモリー７１を有する。このような制御部７０は、ＣＰＵやＲＡＭなどを用いて実現される。

本実施の形態２に係る木材の成形方法の処理の流れは、上記実施の形態１に係る木材の成形方法の処理の流れと同じである（図１を参照）。このうち、形取工程（図１のステップＳ１）では、上述したように表面が長方形をなす平板状の木材の四隅を面取りすることによって木材５を形取る。

次に、木材成形装置６０を用いて行う圧縮工程（図１のステップＳ３）を説明する。圧縮工程を行う際、木材成形装置６０の金型部分は、上記実施の形態１で説明した圧縮工程と同様の水蒸気雰囲気下に置かれる。

圧縮工程において、まず入力部６９から圧縮工程を開始する操作指示信号が入力されると、制御部７０は金型駆動部６３および加圧部材駆動部６６に制御信号を送信する。金型駆動部６３および加圧部材駆動部６６は、制御信号を受信すると金型６１および加圧部材６５をそれぞれ駆動し始める。この圧縮工程において、加圧部材６５の駆動を開始するタイミングは、金型６１が下降して金型６１の下端部が木材５に当接するタイミングと同じかまたはこのタイミングよりも後である。この後、金型６１は、所定の距離だけ移動するように制御される。一方、複数の加圧部材６５は、木材５の端面に対して互いに同じ圧縮力を加えるように制御される。

図１１は、圧縮工程において木材５の変形が完了した状態を示す図である。図１１において、木材５は、金型６１と金型６２との隙間に相当する３次元形状に変形している。加圧部材６５は、図９に示す状態から図１１に示す状態に達するまで、木材成形装置６０の中心方向に移動しながら木材５の端面に圧縮力を加え続ける。加圧部材６５は、木材５の変形が完了して金型６１が下降を停止するタイミングとほぼ同時かそのタイミングよりも若干早いタイミングで停止する。

本実施の形態２では、複数の加圧部材６５が互いに均一な圧縮力を木材５に加えるように制御されているため、複数の加圧部材６５が圧縮力を加え始めてから停止するまでの移動量は場所によって異なることもある。これは、複数の加圧部材６５が互いに均一な圧縮力を加えたとしても、木材５の形状や木材５が有する木目などの条件に応じて、加圧部材６５が当接する場所ごとの木材５の変形の度合いが同じとは限らないからである。

上述した圧縮工程の後、固定化、乾燥、整形の各工程（図１のステップＳ４〜Ｓ６）を経ることにより、図６に示すカバー部材３や図７に示すカバー部材４が得られる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様、予備的な圧縮工程と、曲面を含む３次元形状へ成形する圧縮工程とを一括して行うことができる。したがって、木材の３次元形状への成形を従来よりも少ない工程数で容易にかつ迅速に行うことが可能となる。

また、本実施の形態２によれば、加圧部材は一定の圧縮力を木材に加え続けるため、木材の変形に連動して加圧部材がストロークする。したがって、変形の度合いが少ない場所に対して過度の圧縮力が加わるのを防止することができる。

また、本実施の形態２によれば、入力部を介して加圧部材が加える圧縮力の値を設定することができるため、木材の個体差を反映した圧縮成形を実現することができる。

なお、本実施の形態２においては、加圧部材駆動部としてソレノイドを用いる代わりに、加圧部材の基端部をラックとして所定のピニオンと噛合させ、このピニオンを適宜回転させることによって加圧部材の進退動作を実現してもよい。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。同図に示す木材成形装置８０は、上記実施の形態１と同様に電子機器の外装体を構成するカバー部材を圧縮成形する装置であり、上記実施の形態２に係る木材成形装置６０に対して、金型６１の位置を検出する位置センサー８１（位置検出手段）を加えた構成を有している。

位置センサー８１は、発光素子と受光素子とを備えた反射型の光センサーであり、金型６４の上面に設けられて金型６１の下降位置を検出する。図１２に示す場合、位置センサー８１の発光素子が発光した光は、金型６１の側面で反射されて受光素子で受光される。

本実施の形態３に係る木材の成形方法の処理の流れは、上記実施の形態１に係る木材の成形方法の処理の流れと同じである（図１を参照）。また、形取工程（図１のステップＳ１）では、上記実施の形態２と同様にして木材５の形取りを行う。

次に、木材成形装置８０を用いて行う圧縮工程（図１のステップＳ３）を説明する。圧縮工程を行う際、木材成形装置８０の金型部分は、上記実施の形態１で説明した圧縮工程と同様の水蒸気雰囲気下に置かれる。

圧縮工程において、まず入力部６９から圧縮工程を開始する操作指示信号が入力されると、制御部７０の制御のもとで金型６１および加圧部材６５が駆動を開始する。金型６１および加圧部材６５の駆動開始のタイミングについては、上記実施の形態２と同様に制御される。

この後、金型６１が下降し続けると、図１３に示すように、発光素子が発光した光が金型６１の上面で反射するため、受光素子が反射光を受光しなくなり、制御部７０には受光に応じたセンサー信号が出力されなくなる。この場合、制御部７０は、加圧部材６５が木材５の端面に加える圧縮力の大きさを変化させる制御信号を加圧部材駆動部６６に対して出力する。制御部７０が出力する制御信号に対応する圧縮力の大きさの変化量は予め定められており、メモリー７１が記憶するプログラムに記述されている。この変化量は、木材５の圧縮後の形状や圧縮力を変化させた後の木材５の変形の度合いなどを考慮して定められる。したがって、変化量は、増加するように定められる場合もあれば、減少するように定められる場合もある。

本実施の形態３においては、加圧部材６５が木材５に加える圧縮力を一様に変化させてもよいし、加圧部材６５ごとに異なる態様で変化させてもよい。後者の場合には、例えば加圧部材６５のストロークを検出する位置センサーを加圧部材駆動部６６に設けておき、加圧部材６５のストロークに応じて変化量を制御するようにしてもよい。

また、各加圧部材６５の圧縮力の変化量を利用者が入力部６９を介して設定できるようにしてもよい。この場合には、木材成形装置８０に圧力センサー６７や位置センサー８１の検出結果等を含む木材５の圧縮時の情報を表示する表示部を具備させれば、利用者は表示部の表示内容に基づいて入力部６９から設定入力を行うことができるのでより好ましい。

圧縮工程を終了する処理、および圧縮工程の後、固定化、乾燥、整形の各工程（図１のステップＳ４〜Ｓ６）を経ることによって図６に示すカバー部材３や図７に示すカバー部材４が得られる点は、上述した実施の形態２と同じである。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、圧縮工程の際の金型の位置に応じて加圧部材が木材に加える圧縮力を小さくする制御を行っているため、木材に対して過度の圧縮力を加えずに済み、木材の割れを防止することができる。したがって、木材の圧縮成形を歩留まりよく行うことが可能となる。

また、本実施の形態３によれば、加圧手段が加える圧縮力を調整することができるため、木目が異なる木材だけでなく、種類が異なる木材に対しても適用することができる。したがって、個々の木材に特有の性質（木目や種類など）に適合した圧縮工程を実現することができる。

なお、本実施の形態３において適用する位置センサーは透過型の光センサーでもよいし、光センサー以外のセンサーでもよい。また、位置センサーの設置位置は、図１２に示す場合に限られるわけではない。

また、本実施の形態３では、複数の加圧部材が木材に圧縮力を加え始めるタイミングを個別に調整することも可能である。

（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。同図に示す木材成形装置９０は、上記実施の形態１と同様に電子機器の外装体を構成するカバー部材を圧縮成形する装置であり、上記実施の形態２に係る木材成形装置６０と加圧手段および制御手段の構成が異なっている。

木材成形装置９０は、木材５の板厚方向と平行な端面の一部に圧縮力を加える加圧部材９１と、加圧部材９１の木材と当接しない側の端部を収容するシリンダー９２と、シリンダー９２に接続されたチューブ９３（中間部は破線で省略）と、チューブ９３に所定の圧力を有するエアーを発生するエアーコンプレッサー９４と、エアーコンプレッサー９４に接続されたメインチューブ９５と、メインチューブ９５と複数のチューブ９３とを接続してエアーの流路を分岐する分岐部材９６と、を備える。加圧部材９１、シリンダー９２、チューブ９３、エアーコンプレッサー９４、メインチューブ９５および分岐部材９６は加圧手段を構成する。また、エアーコンプレッサー９４は、加圧手段の動作を制御する制御手段としての機能も具備している。

加圧部材９１は、平板状をなして木材５に当接する当接部９１ａと、当接部９１ａの長手方向の一端を軸支するとともに、シリンダー９２の内部でピストンの役割を果たす基端部９１ｂとを有する。

図１５は、木材成形装置９０の要部の構成を示す平面図であり、木材５の上方に位置する金型６１、６４および金型駆動部６３を除いて上方から見た図である。エアーコンプレッサー９４が発生したエアーの圧力は、メインチューブ９５および分岐部材９６を介して複数のチューブ９３に分岐され、各チューブ９３に接続されるシリンダー９２へ伝達される。分岐部材９６はメインチューブ９５から送られてくるエアーを各チューブ９３に対して均等に供給する。このため、エアーコンプレッサー９４の動作によってシリンダー９２に発生するエアーの圧力は均一である。

本実施の形態４に係る木材の成形方法の処理の流れは、上記実施の形態１に係る木材の成形方法の処理の流れと同じである（図１を参照）。また、形取工程（図１のステップＳ１）では、上記実施の形態２と同様にして木材５の形取りを行う。

次に、木材成形装置９０を用いて行う圧縮工程（図１のステップＳ３）を説明する。圧縮工程を行う際、木材成形装置９０の金型部分は、上記実施の形態１で説明した圧縮工程と同様の水蒸気雰囲気下に置かれる。

圧縮工程において、まず入力部６９から金型６１の動作を開始する操作指示信号が入力されると、制御部７０は金型６１が駆動を開始する制御信号を金型駆動部６３に送信する。その後、金型６１の下端部が木材５の上面に当接する位置まで下降した時、制御部７０はエアーコンプレッサー９４に動作を開始させる制御信号を送信する。エアーコンプレッサー９４が動作を開始すると、各シリンダー９２に所定の圧力が発生し、加圧部材９１の基端部９１ｂがエアーによって押し出され、当接部９１ａが木材５の端面に均一な圧縮力を加え始める。この後、制御部７０は、金型６１の下降量が所定の停止位置に到達するよりも前にエアーコンプレッサー９４の動作を停止する制御を行う。圧縮工程の最後に金型６１が停止した時、木材５は金型６１と金型６２との隙間に相当する３次元形状に変形している。

上述した圧縮工程の後、固定化、乾燥、整形の各工程（図１のステップＳ４〜Ｓ６）を経ることにより、図６に示すカバー部材３や図７に示すカバー部材４が得られる。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、エアーコンプレッサーを用いて加圧手段を構成しているため、簡単な制御によって木材の端面の一部に均一な圧縮力を加えることができる。

なお、本実施の形態４において、第１の金型の動作とエアーコンプレッサーの動作を独立に行ってもよい。この場合には、木材成形装置に対して第１の金型の位置を表示することができる表示部を設けておき、利用者は表示部の表示内容に基づいてエアーコンプレッサーの動作を開始または終了するようにすればよい。

（実施の形態５）
図１６は、本発明の実施の形態５に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。同図に示す木材成形装置１１０は、上記実施の形態１と同様の形状を有するカバー部材を成形する装置である。

木材成形装置１１０は、成形対象の木材６を圧縮する際に、木材６の板厚方向と直交する表面の一部に当接し、その表面と略直交する方向への圧縮力を加える一対の金型６１（第１の金型），１１１（第２の金型）と、金型駆動部６３と、金型６４と、入力部６９と、制御部７０と、木材６の外縁を包囲するように設けられるゴムチューブ１１２と、ゴムチューブ１１２へ注入する所定の圧力を有するエアーを発生するエアーコンプレッサー１１３と、ゴムチューブ１１２とエアーコンプレッサー１１３とを接続してエアーコンプレッサー１１３が発生するエアーの流路をなすチューブ１１４と、を備える。キャビティ金型である金型１１１は、木材６の最終形状に対応してくぼんでいる凹部１１１１と、ゴムチューブ１１２および木材６を載置する載置部１１１２とを有する。ゴムチューブ１１２、エアーコンプレッサー１１３およびチューブ１１４は加圧手段を構成している。

図１７は、木材成形装置１１０の要部の構成を示す平面図であり、木材６の上方に位置する金型６１、６４および金型駆動部６３を除いて上方から見た図である。図１７に示すように、ゴムチューブ１１２は木材６の端面を包囲しており、その端面全周にわたって圧縮力を加える。本実施の形態５では、木材成形装置１１０を用いて木材６を圧縮する際にゴムチューブ１１２が破けるのを防止するために、木材６の表面の四隅がＲ形状に面取りされている。

本実施の形態５に係る木材の成形方法における処理の流れは、上記実施の形態１に係る木材の成形方法における処理の流れと同じである（図１を参照）。このうち、形取工程（図１のステップＳ１）では、上述したように表面が長方形をなす平板状の木材の四隅をＲ形状に面取りすることによって木材６を形取る。

次に、木材成形装置１１０を用いて行う圧縮工程（図１のステップＳ３）を説明する。圧縮工程を行う際、木材成形装置１１０の金型部分は、上記実施の形態１で説明した圧縮工程と同様の水蒸気雰囲気下に置かれる。

圧縮工程において、まず入力部６９から金型６１の動作を開始する操作指示信号が入力されると、制御部７０は金型６１が駆動を開始する制御信号を金型駆動部６３に送信する。その後、金型６１の下端部が木材５の上面に当接する位置まで下降した時、制御部７０はエアーコンプレッサー１１３に動作を開始させる制御信号を送信する。これにより、エアーコンプレッサー１１３からゴムチューブ１１２に対してエアーが供給され、ゴムチューブ１１２は金型６１の下降に伴って徐々に膨張していきながら木材６の端面に圧縮力を加え始める。この後、制御部７０は、金型６１の下降量が所定の停止位置に到達するよりも前にエアーコンプレッサー１１３の動作を停止する制御を行う。圧縮工程の最後に金型６１が停止した時、木材６は金型６１と金型１１１との隙間に相当する３次元形状に変形している。

上述した圧縮工程の後、固定化、乾燥、整形の各工程（図１のステップＳ４〜Ｓ６）を経ることにより、図６に示すカバー部材３や図７に示すカバー部材４が得られる。

以上説明した本発明の実施の形態５によれば、圧縮対象の木材の外周を周回するゴムチューブを有する加圧手段を用いるため、単純な構成によって木材の端面全周に均一な圧力を加えることができる。

なお、本実施の形態５においても、第１の金型の下降動作とエアーコンプレッサーの動作を独立に行うことができる。

ここまで、本発明を実施するための最良の形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態１〜５によってのみ限定されるべきものではない。すなわち、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

本発明に係る木材の成形方法および木材成形装置は、平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に圧縮成形するのに有用である。

本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の概要を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の圧縮工程の概要および木材成形装置の一部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の圧縮工程で使用する木材成形装置の一部の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の圧縮工程において、木材の変形がほぼ完了した状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の乾燥工程後の木材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法によって成形した木材の適用例（デジタルカメラの前方を外装するカバー部材）の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法によって成形した木材の適用例（デジタルカメラの後方を外装するカバー部材）の構成を示す図である。 図６および図７に示すカバー部材によって外装されたデジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２に係る木材成形装置の要部の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態２に係る木材の成形方法の圧縮工程において、木材の変形がほぼ完了した状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態３に係る木材成形装置において、位置センサーが一方の金型の所定位置を検出する状況を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る木材成形装置の要部の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態４に係る木材成形装置の要部の構成を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態５に係る木材成形装置の要部の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態５に係る木材成形装置の要部の構成を示す平面図である。

符号の説明

１、２、５、６ 木材
２ａ、３ａ、４ａ 主板部
２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ 側板部
２ｄ 延出部
３、４ カバー部材
１０、６０、８０、９０、１１０ 木材成形装置
１１、２１、３１、６１、６２、６４、１１１ 金型
１２ 凸部
１３ フランジ部
１４、３２ 孔部
１５ 突起部
２２、１１１１ 凹部
４１ アンギュラピン
５１ 爪状部材（押さえ部材）
５２ ネジ部材
６３ 金型駆動部
６５、９１ 加圧部材
６５ａ、９１ａ 当接部
６５ｂ、９１ｂ 基端部
６６ 加圧部材駆動部
６７ 圧力センサー
６８ 台座部
６９ 入力部
７０ 制御部
７１ メモリー
８１ 位置センサー
９２ シリンダー
９３、１１４ チューブ
９４、１１３ エアーコンプレッサー
９５ メインチューブ
９６ 分岐部材
１００ デジタルカメラ
１０１ 撮像部
１０２ フラッシュ
１０３ シャッターボタン
１１２ ゴムチューブ
３０１、３０２、４０１ 開口部
３０３、４０２ 切り欠き
６２１ 凹部
６２２ ガイド部
１１１２ 載置部

Claims (12)

1. 平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材の成形方法であって、
   大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、前記木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加える圧縮工程を有し、
   前記木材の端面に圧縮力を加え始めるタイミングは、前記木材の表面に圧縮力を加え始めるタイミングより前であることを特徴とする木材の成形方法。
2. 前記圧縮工程で前記端面の一部に加える圧縮力の大きさは、当該圧縮力を加える場所によらず均一であることを特徴とする請求項１記載の木材の成形方法。
3. 前記圧縮工程で前記端面の一部に加える圧縮力の大きさは、当該圧縮力を加える場所に応じて定められた値を有することを特徴とする請求項１記載の木材の成形方法。
4. 平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材の成形方法であって、
   大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、前記木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加える圧縮工程を有し、
   前記圧縮工程は、圧縮力が加わらない前記木材の周縁部の一部を、板厚方向と直交する方向への摺動が可能な状態で、該板厚方向に沿って押さえ付けながら行うことを特徴とする木材の成形方法。
5. 平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材の成形方法であって、
   大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で、前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加えるとともに、前記木材の板厚方向と直交する表面の一部に当該表面と略直交する方向への圧縮力を加える圧縮工程を有し、
   前記圧縮工程は、前記端面の一部に加わる圧縮力を前記木材の変形に応じて変化させることを特徴とする木材の成形方法。
6. 平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材成形装置であって、
   前記木材を板厚方向に挟持可能であり、一方が他方に対して移動することによって前記木材の板厚方向への圧縮力を加える第１および第２の金型と、
   前記第１および第２の金型の間に介在し、前記第１および第２の金型が挟持する前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加える加圧手段と、
   前記木材の周縁部であって前記第１および第２の金型による圧縮力が加わらない周縁部の一部を、当該木材の板厚方向に沿って前記第１および第２の金型のいずれか一方の表面に押さえ付けるとともに、前記周縁部の一部を当該木材の板厚方向と直交する方向への摺動が可能な状態で保持する押さえ部材と、
   を備えたことを特徴とする木材成形装置。
7. 前記加圧手段は、
   前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の金型と連動することを特徴とする請求項６記載の木材成形装置。
8. 前記加圧手段の動作を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の木材成形装置。
9. 前記加圧手段が加える圧縮力の大きさを検出する圧縮力検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記圧縮力検出手段の検出結果を用いることによって前記加圧手段の動作を制御することを特徴とする請求項８記載の木材成形装置。
10. 前記制御手段は、
    前記加圧手段が前記木材の端面の一部に加える圧縮力の大きさを当該圧縮力が加えられる場所によらず均一とする制御を行うことを特徴とする請求項８または９記載の木材成形装置。
11. 平板状の木材を、曲面を含む３次元形状に成形する木材成形装置であって、
    前記木材を板厚方向に挟持可能であり、一方が他方に対して移動することによって前記木材の板厚方向への圧縮力を加える第１および第２の金型と、
    前記第１および第２の金型の間に介在し、前記第１および第２の金型が挟持する前記木材の板厚方向と平行な端面の少なくとも一部に当該端面と略直交する方向への圧縮力を加える加圧手段と、
    前記加圧手段の動作を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記加圧手段が前記木材の端面の一部に加える圧縮力の大きさを当該圧縮力が加えられる場所に応じて定める制御を行うことを特徴とする木材成形装置。
12. 前記第１または第２の金型の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    前記位置検出手段の検出結果を用いることによって前記加圧手段が前記木材の端面の少なくとも一部に加える圧縮力を変化させる制御を行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項記載の木材成形装置。

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